Sử dụng các mạng ảo nh một công cụ quản lý
5.6 Việc thiết kế mạng ảo
Hình 5.7 minh hoạ quá trình thiết kế mạng ảo. Yếu tố chính của phơng pháp thiết kế này là sử dụng một thủ tục tối u đem lại hình trạng mạng ảo và phép phân bổ băng thông cho các VNL, cũng nh vậy với các tham số của giải thuật định tuyến. Thủ tục định tuyến này đợc hỗ trợ bởi ma trận lu lợng, các tiêu chí GoS, các hàm chi phí băng thông, chi phí thiết lập tuyến, chi phí giành trớc băng thông trong thời gian tiến hành thủ tục thiết lập kết nối và chính sách định tuyến. Giai đoạn tối u này đa ra
Đầu vào
Ma trận lưu lượng Các tiêu chí qos Chi phí băng thông Chi phí thiết lập tuyến Chi phí dự trữ băng thông
Chính sách định tuyến
Thủ tục tối ưu
Yêu cầu cho vn Hình trạng vn Băng thông vnl Các tham số định tuyến
Thiết lập vn Việc phân bố đư ợc giảm đi Loại bỏ yêu cầu Thiết lập theo yêu cầu Phân bổ tài nguyên Mức cao hơn Khối quản lý băng thông (VN hay pn) Hình 5.7 : Thiết kế mạng ảo thiếu hụt tài nguyên
yêu cầu của mạng ảo cho việc phân bổ nguồn tài nguyên và sử dụng một quản lý tài nguyên mức cao hơn để xem xét và quản lý việc phân bổ này nh sau : yêu cầu này sẽ đợc chấp nhận nếu có đủ tài nguyên còn cha đợc sử dụng và nó sẽ đợc đáp ứng một phần nào hay bị loại bỏ nếu thiếu tài nguyên .
Để thực hiện việc này ngời ta sử dụng một thủ tục tối u dựa trên nhiều yếu tố bao gồm cả cơ chế CAC và định tuyến, tiêu chí về thời gian thiết kế, và độ chính xác theo yêu cầu ( Độ chính xác này có thể thay đổi từng giờ, từng ngày ). Nh… ng nhìn chung việc tối u cho các mạng ảo sẽ đơn giản hơn đối với các mạng vật lý.Ví dụ trong trờng hợp mạng ảo ta luôn giả thiết là chi phí băng thông tuyến tính và dung l- ợng của các VNL là một biến liên tục phù hợp với thực tế. Trong trờng hợp mạng vật lý thì lại khác: tại đây thờng có một chi phí khởi đầu cho việc lắp đặt liên kết, băng thông liên kết chỉ có thể đợc tăng lên trong vài module vật lý có giới hạn. Tuy nhiên trong vài trờng hợp các giả thiết về chi phí tuyến tính và tính liên tục trên cùng đợc sử dụng để tìm ra một giải pháp đầu cho vấn đề giới hạn module mà thuộc về phân bổ tài nguyên trên lớp mạng vật lý. Đó là lý do mà nhiều thủ tục định kích thớc cho các mạng vật lý lại có thể đợc sử dụng cho việc tối u hoá các mạng ảo. Trong các phần sau sẽ đề cập tới một thủ tục tối u để thiết kế các mạng ảo sử dụng phép định tuyến tối u bù. Điểm lợi thế của mô hình này là việc đa vào các tiêu chí kinh tế.
Thủ tục tối u hoá với phép định tuyến cực đại bù .
Để cho đơn giản, ta chỉ đề cập đến chi phí băng thông, thế nhng việc thiết lập tuyến và các chi phí giành trớc băng thông lại có thể dễ dàng đa vào trong thủ tục bởi giảm các tham số bù của các kết nối đang dùng các đờng đa liên kết. Hàm chi phí tuyến tính cho băng thông VNL nh sau:
Cs(Gs) = Gs.Cs’.γS (5.1)
Tại đây Gs chỉ thị băng thông đợc phân bổ cho VNL thứ s và Cs’ là chi phí của đơn vị băng thông, γschỉ thị hệ số chuẩn hoá. Ngời ta sử dụng hệ số chuẩn hoá để làm đơn giản mô hình tối u. Trong trờng hợp này một kết nối yêu cầu phép phân bổ băng thông giống hệt nhau trên tất cả các VNL. Vì thế trên thực tế băng thông tơng đơng của các kết nối sẽ phụ thuộc lớn vào tốc độ liên kết vật lý và ngời ta sử dụng hệ số chuẩn hoá để xem xét khả năng phụ thuộc này. Ví dụ nếu có các liên kết với hai tốc độ 150 và 600Mbit/s dẫn đến yêu cầu băng thông trung bình cần phải có khác nhau hệ số 1,5, ta có thể có γS=1 đối với một VNL mà xây dựng nên một liên kết tốc độ cao hay có γS=1,5 cho một VNL mà xây dựng nên một liên kết tốc độ
thấp. Trong trờng hợp này, có một đờng dẫn bao gồm cả các liên kết tốc độ cao và thấp với các chi phí tơng ứng C1’ và Ch’ thì ta sẽ có :
S
γ = (1,5 . C1’ + Ch’ )/ C s’ ở đây C s’= C1’ + Ch’
Rõ ràng là một khi đã tìm ra giải pháp, băng thông phân bổ cho các liên kết VNL phải đợc chuyển thành băng thông cần cho mỗi liên kết vật lý. Theo nh định nghĩa về các hệ số chuẩn hoá, đối với các mạng ảo chi phí của đơn vị băng thông C s’
lại có thể đợc xác định bởi một chi phí thực tế của các nguồn tài nguyên hay là bởi một chi phí động mà chi phí động này lại có thế đợc minh hoạ thể hiện nh là giá cả bóng của đờng truyền, giá cả bóng của đờng truyền trung bình này xác định ảnh h- ởng của việc tăng hay giảm phép phân bổ băng thông VNL bởi một đơn vị bù trung bình từ tất cả các kết nối của các liên kết. Nếu giải thuật CAC và định tuyến đợc xác định từ trớc, vấn đề của chỉ còn là giải các phơng trình toán học với yêu cầu phải có là :
MinG = {C =∑SCs(GS) } (5.2)
Khi tuân theo các tiêu chí xác suất tổn thất kết nối không bình đẳng: B j(G) ≤ Bjc j ∈J (5.3)
Tại đây G=[Gs] là vectơ phân bổ băng thông mạng ảo, B j (G) thể hiện xác suất tổn thất kết nối lớp j và Bjc thể hiện tiêu chí tổn thất. Ngời ta sử dụng các tiêu chí tổn thất không bình đẳng vì : Một khi đã xác định đợc các giải thuật CAC và định tuyến thì sẽ là không có tính khả thi khi cần có một giải pháp với các tiêu chí tổn thất bình đẳng hoặc giải pháp này không đạt hiệu quả chi phí nếu các hàm tiêu chí là độc lập nhau.
Trong trờng hợp các giải thuật CAC và định tuyến dựa trên giá cả bóng của liên kết phụ thuộc vào trạng thái, thì xác suất tổn thất lớp kết nối lại có thể đợc kiểm soát hầu nh là liên tục và độc lập bởi sử dụng tham số bù kết nối. Dựa trên các đặc điểm kể trên ta có thể hoàn toàn đạt đợc chi phí tối thiểu của mạng khi xác suất tổn thất lớp kết nối bằng các tiêu chí. Do đó bởi áp dụng chiến lợc định tuyến và CAC cũng xem các tham số bù là các biến đổi tối u thì thủ tục tối u lại có thể đợc tính với các tiêu chí tổn thất bình đẳng.
Min G,r = {C =∑SCs(GS) } (5.4) Bj (G,r) = Bjc j ∈J
Để giải quyết vấn đề này ta đa ra một hệ số hiệu quả liên kết mà đợc định nghĩa nh là tỉ số của bù trung bình của VNL với VNL
h s (G,r) = Rs/ Cs (5.5)
Giờ đây vấn đề định kích thớc lại có thể đợc xác định với tiêu chí hiệu suất liên kết hc :
Min G,r = {C =∑SCs(GS) } (5.6) Bj (G,r) = Bjc , j ∈J
h s (G,r) = hc , s∈{s:GS >0 }
Chú ý rằng theo công thức này giải thuật quyết định định tuyến sẽ xem xét tự động các chi phí của VNL mà xây dựng nên các đờng dẫn đang quan tâm ( Nếu chi phí VNL càng cao thì giá bóng của liên kết càng lớn). Việc đề cập đến giải pháp tối u cho thấy rằng: Nhìn chung các tiêu chí bình đẳng có thể đợc thoả mãn đối với hơn một cấu hình kết nối mạng.
Ta đa ra một giải pháp tối u hay chính xác hơn là gần với tối u mà xuất phát từ một giải thuật lặp lại đơn :
1- Lựa chọn r và G khởi đầu
2- Ước tính chất lợng mạng theo mô hình phân tích
3- Nếu Maxj { Bjc – Bj } < C và Maxj {hc – hs} < C thì dừng tính.
4- Tính giá trị mới của Gs cho S∈Jd \ J1 ( tại đây : Jd đề cập tất cả các cặp OD sử dụng đờng liên kết trực tiếp và J1 đề cập tới tất cả các cặp OD sử dụng các đờng liên kết trực tiếp mà các đờng này tải cho một số lợng lớn chung của các kết nối đa liên kết. Ví dụ hơn 40% hay với một lợng chia sẻ nhỏ về lu l- ợng của cặp OD trên đờng liên kết trực tiếp ) đợc xác định bởi :
Gs ← Gs + (Bc
s –Bs)/ (∂Bs/ ∂Gs) (5.7)
5-Tính giá trị mới Rj với j ∈(Ja ∪J1 ) ( Tại đây: Ja chỉ thị một cặp OD không sử dụng các đờng liên kết trực tiếp ) đợc xác định bởi :
Rj ← Rj + (Bc
s –Bs)/ (∂Bs/ ∂Rj) (5.8) 6-Tính giá trị mới Gs với s∈J1 đợc xác định bởi :
Gs ← Gs + (hc- hs)/ (∂hs/ ∂Gs) (5.9) 7- Tính giá trị mới của Rj với j ∈ Jd\ J1 đợc xác định bởi :
8- Nếu hj > hc với j ∈Ja ( giá trị của hj đợc tính từ một liên kết ảo với dung lợng có gia số đợc gán cho là ∂Gs) ta thay thế cặp OD thứ j từ Ja sang Jd.
9- Quay trở về bớc 2.
Một nhận xét quan trọng là tất cả các thành phần đạo hàm riêng đều có thể thay thế bởi các phép xấp xỉ.